پایان نامه > کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود > مهندسی مکانیک > مقطع کارشناسی ارشد > سال 1403
پدیدآورندگان:
حسن اسفندیاری [پدیدآور اصلی]، پوریا اکبرزاده[استاد راهنما]، علی عباس نژاد[استاد راهنما]
چکیده: چکیده
ورود اجسام به آب یکی از مسائل بنیادین و در عین حال پیچیده در حوزهی دینامیک سیالات و هیدرودینامیک بهشمار میرود که در بسیاری از کاربردهای مهندسی، از جمله طراحی شناورها، موشکهای دریایی، سازههای فراساحلی و تجهیزات جذب ضربه در محیطهای آبی، نقش کلیدی ایفا میکند. بررسی دقیق این پدیده، بهویژه با در نظر گرفتن ویژگیهای سطحی و هندسی جسم ورودی، اطلاعاتی دربارهی نیروهای هیدرودینامیکی، انتقال انرژی و پایداری کاواک فراهم میآورد.
در این پژوهش، رفتار دینامیکی کرههای فولادی با سطوح صاف و شیاردار در لحظهی برخورد با سطح آزاد سیال، بهصورت عددی و با بهرهگیری از روشهای پیشرفتهی مکانیک سیالات محاسباتی و در نرمافزار کامسول مولتیفیزیک مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل از رویکرد متقارن محوری، مش متحرک و روش میدان فازی برای مدلسازی استفاده شده است. گوی در حالتهای دارای سطوح صاف، یک، سه و پنج شیار افقی، و در وضعیتهای آبدوست و آبگریز با پارامترهای متغیر نظیر کشش سطحی، ویسکوزیته و ارتفاع سقوط شبیهسازی شد. متغیرهایی مانند سرعت لحظهای، نیروی وارد بر گوی، شکلگیری و پایداری کاواک بهدقت پایش شدند. نتایج نشان دادند که افزایش تعداد شیارها منجر به تقویت اغتشاشات موضعی، نوسانات بیشتر در نیروی مقاوم و تغییر در زمان و محل بستهشدن کاواک میشود. برخی آرایشهای خاص شیارها موجب تغییر در مسیر نفوذ و شکل کاواک شدند. همچنین سطوح آبگریز نسبت به آبدوست، حفرههای پایدارتر و پردههای پاشش قویتری ایجاد کردند. از سوی دیگر، کاهش کشش سطحی موجب افزایش پایداری کاواک و تاخیر در نقطه جدایش میشود. کاهش ویسکوزیته نیز باعث کاهش مقاومت هیدرودینامیکی و در نتیجه تسریع در جدایش کاواک گردید. تأثیر همزمان این دو پارامتر، رفتار سیستم را بهطور قابل توجهی تغییر داد و الگوی برخورد را دگرگون ساخت. افزونبراین، بررسی دینامیک نفوذ و تحلیل توزیع نیروهای وارد بر گوی نشان داد که ترکیب مشخصات سطحی و خواص فیزیکی سیال نقش تعیینکنندهای در کنترل فرآیند برخورد دارد. این یافتهها میتوانند در طراحی بهینهی اجسام ورودی به آب در شرایطی نظیر کاهش ضربه اولیه و افزایش کارایی سازههای دریایی مؤثر باشند. مسیرهای آینده پژوهش شامل بررسی اشکال غیرکروی و ورود با زوایای مختلف است.
کلید واژه ها (نمایه ها):
#کلمات کلیدی: ورود به آب #گوی آبگریز #شیارهای سطحی #نیروی مقاوم #کاواک #شبیهسازی عددی
محل نگهداری: کتابخانه مرکزی دانشگاه صنعتی شاهرود
یادداشت: حقوق مادی و معنوی متعلق به دانشگاه صنعتی شاهرود می باشد.
تعداد بازدید کننده: